대기권 재진입 시연기

Atmospheric Reentry Demonstrator
ESTEC 대기권 재진입 시연기

고도 재진입 시연기(ARD)는 유럽우주국(ESA)의 준궤도 재진입 차량이다.이 시스템은 특히 재진입 과정에서 발생하는 다양한 현상에 대한 통찰력을 얻을 수 있도록 통합된 다중 재진입 기술과 차량의 전체 설계를 검증하기 위해 실험 목적으로 개발 및 운영되었습니다.

ARD는 단 한 번의 우주 비행만 수행했다.1998년 10월 21일, 아리안 5의 소모성 발사 시스템의 세 번째 비행으로 발사되었다.기록된 고도 830km에 도달한 ARD는 1시간 41분간의 비행 후 태평양의 목표 지점에 비교적 가까이 떨어지기 전에 유도 재진입을 수행했다.회수 및 후속 분석 결과, 차량은 양호한 성능을 발휘했으며, 노즈 콘 및 히트 실드 열 보호는 이상적인 상태를 유지했으며 완전히 밀폐된 상태로 완벽하게 온전한 상태를 유지한 것으로 확인되었습니다.

ARD는 유럽에서 [1][2]제조, 발사 및 회수된 최초의 유도 준궤도 재진입체였다.임무의 핵심 목적 중 하나는 미래의 재진입 차량과 정밀 착륙 능력을 개발하는 동안 이후에 사용할 수 있는 지식의 수집이었다.이 프로그램의 여파로, ESA는 중간 eXperimental Vehicle(IVX)로 알려진 후속 재진입 시연기에 착수하기로 결정했다.첫 번째 IXV 차량은 2015년 2월 중에 첫 번째 시험 비행을 성공적으로 마쳤다.ARD와 IVX의 시승기는 일련의 표준 우주 비행기의 첫 번째 모델인 Space Rider라고 불리는 차량을 향한 발전적인 디딤돌 역할을 하도록 의도되어 있다.

발전

1980년대 이후 재사용 가능한 우주선의 개발에 대한 국제적인 관심이 높아졌고, 이 시기에는 소련과 미국이라는 초강대국들만이 이 [2]능력을 개발했다.영국과 프랑스 같은 유럽 국가들은 다국적 유럽우주국(ESA)의 지원을 끌어모으기 위해 호톨과 에르메스와 같은 우주선을 생산하기 위한 자체 국가 프로그램에 착수했다.이러한 프로그램들은 개발을 계속하기 위한 충분한 지원을 얻지 못했지만, ESA의 많은 회원국들은 여전히 재사용 가능한 [2]우주선의 개발을 추구할 필요가 있었다.따라서 에르메스 프로그램을 포기한 직후, 후속 재사용 가능한 우주선의 개발을 지원하는 차량을 생산할 목적으로 기술 시연 프로그램을 실시하기로 결정했다.ESA는 나중에 대기권 재진입 시연기(ARD)로 알려진 이 프로그램을 다음과 같이 언급했다. "지구 귀환을 위한 우주 운송 차량을 개발하고 운용하기 위한 주요 단계...유럽은 처음으로 완전한 우주 임무를 수행할 것입니다. 즉, 우주선을 우주로 쏘아올려 안전하게 [2]회수하는 것입니다."

ARD는 ESA의 감독 하에 공동 민간 우주 프로그램으로 개발 및 운영되었다. ARD는 기관의 유인 우주 운송 프로그램(MSTP)의 [1]틀에 포함된다.이 프레임워크에서 프로그램은 두 개의 표현된 주요 목표를 가지고 추구되었다.첫째, ESA는 저비용 재진입체 설계 및 생산 능력뿐만 아니라, 저궤도 비행, 재진입 및 차량 [1]회수 등 운영에 수반되는 중요한 임무 단계를 처리할 수 있는 유럽 우주 산업의 능력을 입증하는 데 주력했다.또한, ARD는 테스트 중에 상세한 측정을 얻을 수 있도록 센서와 기록 장비의 포괄적인 스위트를 갖추고 있었다. 연속 비행 단계에 걸친 다양한 현상의 탐구는 높은 가치가 있을 것으로 인식되었다.수집된 데이터는 후속 프로그램, 특히 미래의 재진입 차량과 재사용 가능한 발사 시스템에서 [1][2]카탈로그화 및 활용될 것이다.

ARD의 개발 및 건설을 수행하기 위해 선정된 주요 계약자는 프랑스의 항공 우주 회사인 Aérospatiale(이후 다국적 EADS – SPACE Transportation [1]그룹에 합병됨)였습니다.1995년과 1996년 동안, 그러한 차량의 형태에 대한 개념을 탐구하는 여러 개발 연구가 이루어졌고, 결국, 그것은 NASA에 의해 이전에 운영되었던 고전적인 유인 아폴로 캡슐과 유사한 구성을 채택하기로 결정되었다.기존 형상을 사용한 것은 비행기의 공기역학적 특성에 대한 길이 탐사를 피하기 위한 의도적인 조치였다. 비행기의 치수와 질량은 모두 [1][2]차량 전개에 사용된 아리안 5 소모성 발사 시스템의 능력에 의해 정의되었다.

초기에도 프로그램 일정이 비교적 빡빡하고 자금 조달이 [1]제한적이었다는 주장이 제기되어 왔다.ESA에 따르면, 프로그램의 제한적 자금 조달은 그러한 차량을 이전보다 [2]적은 예산으로 시연할 수 있다는 것을 증명하기 위한 의도적인 노력이었다.

ARD와 IVX 데모 참가자를 통해 얻은 경험과 데이터는 Space Rider라고 불리는 차량을 향한 발전적인 디딤돌 역할을 하고 있다.

설계.

ARD는 주로 기술 검증 및 데이터 수집을 위한 실험적인 재진입 차량 역할을 [2]했던 무인 3축 안정화 자동 캡슐이다.이 차량은 외관상 70% 규모의 미국 아폴로 캡슐과 유사하며, ESA에 의해 잠재적으로 작동할 수 있는 운송 차량의 50% 규모의 차량으로 간주됩니다. 따라서 이 차량은 지름이 2.8m이고 대기 경계 지점에서 [1][2]무게가 2.8톤입니다.ARD는 주로 알루미늄 합금으로 구성된 기밀 및 수밀 가압 구조를 가지고 있으며, 노세콘의 외부를 가로지르는 Norcoat 62250 FI 코르크 복합 타일 층과 차열판 위에 배치된 알리아스트라실 실리콘 이산화물-페놀 포름알데히드 수지 타일로 보호됩니다.차량 자체는 프론트 실드 섹션, 리어 콘 섹션 및 백 커버 [1][2]섹션의 세 가지 섹션으로 구분할 수 있습니다.

ARD는 재진입 시 기동성을 갖추고 있으며, 오프셋 [1][2]무게 중심을 통해 양호한 리프트 대 드래그 비율이 달성됩니다.지침 법칙은 열, 하중 계수, 반발 및 기타 필수 조건을 준수하기 위해 드래그 속도 프로파일 제어 및 뱅크 각도 기동을 기반으로 하는 아폴로 및 우주왕복선과 유사하다. ESA에 따르면, 이는 제한적인 실시간 계산과 함께 허용 가능한 최종 지침 정확도(5km 이내)를 제공했다.mplexity.작동 시, 공기역학적 힘이 효율화되고 반응 제어 시스템이 효율적인 [1][2]상태로 유지되는 한 유도 시스템이 활성화됩니다.비행 제어 표면을 사용하는 대신, 제조사에 따르면 아리안 5 소모성 발사 시스템에서 파생된 7개의 히드라진 추진기로 비선형 제어가 보장된다.일반적으로 각각 400-N의 추력을 생성하는 이 로켓 추진기는 블로다운 구성으로 배치되어 3개의 유닛이 피치 제어를 제공하도록 배치되었다(롤용 2개, [1][2]요용 2개).

ARD의 열 차폐는 대기권에 재진입하는 동안 2000°C에 이르는 온도와 1000kW/m2에서 정점에 이르는 열 유속에 노출되며,[2] 이는 차량이 극초음속 속도로 주행하여 27,000km/h를 초과하는 대기의 이온화에 의해 발생한다.90–125kW/m2의 열 유량으로 차량의 원뿔 면적이 1000°C에 이를 수 있지만, 내부 온도는 40°C 이상으로 상승하지 않습니다.사용된 열 보호 조치는 Aerospatiale가 프랑스 군사 프로그램에 따라 이미 개발한 기존 재료와 여러 신세대 재료를 조합한 것으로, 후자는 주로 테스트 [2]목적으로 포함되었다.재진입 시 ARD의 헤드 실드는 두께의 0.5mm만 손실되어 공기역학적 형태가 비교적 일정하게 유지되므로 비행 제어 [2]알고리즘이 간소화됩니다.

차량은 하강 복구 시스템(DRS), 이전 착수에 접속하고 36시간에 대한 부양을 보장하기 위해서는 영향 부하를 제한하기 위해 배치가 장착되어 있다.[2]이 시스템 여러 낙하산의 전개와 관련된 코의 원뿔의 팁의 내부 공간 내에서, 하루에 총 한층 리본 보조 낙하산, 단일 reefing 무대를 한 원뿔형 리본 드로우그 슈우트, 그리고 두 reefing 단계에서 3슬롯 리본 주요 낙하산 일반적으로 배치하는 것이 저장했다.부력을 목적으로, 폭 풍선의 한쌍은 DRS는, 차량 똑바로 유지하기 위해 존재한다.[1]회복 돕기 위해서, ARD는 위성 수색 및 구조 무선 표지 및 깜박이는 빛이 비치되어 있다.[2]

그 ARD의 내부 공간과 가장 발전된 기술과 자격을 대기권 재진입과 착륙을 새로운 기술과 비행 제어 성능을 시험할 꽉 찼다.[1]차량의 항전은 주로 기존 장비는 아리안 5호 발사기시에 사용되에서 공급되었다.이 지침 및 항법 시스템은, databus을 통해 자동으로 GPS를 통해서 비행기의 탄도 단계에서 수정되어야 할 수 있는 컴퓨터화된 관성 항법 체계를 사용했다.그러나 ARD GPS실패의 사례와 아량이 있다;이것은 GPS-derived 데이터를 미리 작성된 'credibility 창문'관성 항법 표시 값으로 정의된 이내가 될 확인할 제어 루프 알고리즘을 통해 달성될 수 있도록 설계되어 있었다.[1]차량의 유일한 임무 동안, 계속이 땅으로 전송되는 ARD의 비행 성능뿐만 아니라 보드에 있는 장비의 행동을 분석하는 데 사용되던 200개의 중요한 매개 변수를 초과하여 기록했다.[2]

작전 역사

ARD는 단 한 번의 우주 비행만 수행했다.10월 21일 1998년, ARD은 아리안 5호의 발사용 로켓 시스템의 세번째 비행에 내보냈다.[1]그것은 발사대의 초저온 주 무대(에 대해 216km고도에서)의 기아나 우주 센터, 쿠루, 프랑스령 기아나에서 유럽의 우주 공항에서 발사 12분 후에 분리 직후 발매되었다.그 ARD 830km그리고 나서 대기 중으로 가이드 재돌입 시행된 녹화된 고도를 달성했다.아랫마을에 뿌렸다 이내에 4.9km의 목표 지점에 태평양 사이의 마르케 사스 제도와 하와이는 1시간 41분의 비행기이다.[1]

ARD는 낙하 후 약 5시간 후에 회수되었다.구난 후, 차량은 유럽으로 운송되었고 성능에 대한 더 많은 정보를 얻기 위해 상세한 기술 분석을 거쳤다.아궤도 비행 데이터를 분석한 엔지니어들은 캡슐의 모든 시스템이 예상대로 잘 작동했다고 보고했다. 비행 중 실시간 원격 측정 방송을 분석한 결과 모든 전기 장비와 추진 시스템이 정상 작동했다고 보고했다.탑재된 원격 측정 시스템과 수신 스테이션은 모두 잘 작동했으며, 탑재된 GPS 수신기는 예상대로 재진입 [1]시 블랙아웃을 제외하고 비행 내내 만족스럽게 작동했습니다.

ARD의 성과에 대한 사후 분석 후, 프로그램의 모든 시연과 시스템 요건이 성공적으로 [1]달성되었다고 발표되었다.시험 비행 자체는 "거의 유명무실"한 것으로 설명되었으며, 특히 궤도와 비행 제어 측면은 "거의 유명무실하다"고 설명되었다. 또한, 항법(주요 및 예비), 추진, 열 보호, 통신, DRS와 같은 많은 온보드 시스템이 예측대로 수행되거나 이러한 p를 벗어난 것으로 밝혀졌다.근소한 차이로 [1]재범하다재진입 시 히트 실드 온도가 900°C의 피크 온도에 도달했지만,[1] 그럼에도 불구하고 차량의 원뿔과 히트 실드 열 보호는 회수 후 완벽한 상태로 발견되었습니다.

분석 중에 강조된 문제에는 실제 가스 효과와 같은 일부 물리적 현상을 관찰하는 데 어려움을 초래한 설계 불확실성의 역할이 포함되었으며, 일부 열전대의 조기 기능 상실로 인해 공열 환경 특성화도 방해되었다.전반적으로, 이 비행은 많은 양의 고품질 공기역학 정보를 가져왔으며, 이는 무엇보다도 지상 기반 [1]예측 도구의 기능을 확인하고 개선하는 데 도움이 되었다.ARD의 회수 및 임무 후 검사 종료 이후, 유일한 ARD 차량은 보존되어 네덜란드 [1]노르드베이크에 있는 유럽 우주 연구 기술 센터에서 공개적으로 접근할 수 있는 전시회가 되었다.

「 」를 참조해 주세요.

  • 후속 ESA 재진입 시연기인 IXV는 2015년 2월에 테스트되었다.
  • OREX는 1994년 NASDA가 개발 및 비행한 동등한 일본 시연기입니다.
  • CARE, 2014년 12월 18일 GSLV Mk III LVM 3X 위에서 ISRO Orbital Vehicle을 위한 실험 테스트 차량

레퍼런스

  1. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w 트랜, 필립, J.C. 폴러트, P.부홉자."재진입 비행 실험 교훈 - 대기권 재진입 시연기 ARD." EADS 우주 교통, 2007년 6월 1일.OMB 번호 0704-0188
  2. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s "대기권 재진입 시연기"유럽우주국, 1998년 10월BR-138.

외부 링크